[发明专利]基于CFD的流体设备的阻力计算方法

说明书

本发明提供了一种基于CFD的流体设备的阻力计算方法，包括：将流体设备划分为多个流动相对独立的区域；对每一个区域单独划分网格；基于每一个区域的网格通过CFD软件进行CFD分析，得到一组流量‑阻力数据；利用二次拟合得到每一个区域的流量和阻力的曲线；将所述多个流动相对独立的区域简化为多个具有不变的流通截面积的模型；S6：对简化几何模型划分网格，在CFD软件中，基于所述二次拟合得到的拟合系数为每一个具有不变的流通截面积的模型添加阻力源项；S7：基于简化几何模型的网格通过CFD软件进行CFD分析，得到流体设备的初步阻力值。通过本发明的阻力计算方法，既能降低人工和计算机资源的消耗，又可以提高计算精度。

技术领域

本发明涉及计算机辅助工程(CAE)领域，具体地涉及一种基于CFD的流体设备的阻力计算方法，更具体地涉及一种基于CFD的复杂热工流体设备的阻力计算方法。

背景技术

热工流体系统大多是由管道、阀门以及主设备组合而成。系统中工质流动的动力通常来自于泵或压缩机，并且与其它部件产生的流动阻力匹配。在设计阶段，为了动力设备的选型，必须预估系统的阻力。

对于管道、阀门等部件，由于结构相对简单，且具有一定的标准化和系列化特点，因此采用经验公式计算其阻力，能够满足精度要求。然而对于主设备，通常进行分块等效，使得每一部分的阻力都可以近似的采用相应的经验公式进行计算，这种方法的计算精度比较低，且对于结构复杂的设备，计算精度更低。

近年来，随着计算机辅助工程技术的发展，计算流体力学(CFD)得到了广泛应用，利用相关软件可以对流动进行模拟，能够获得流场的各种信息，如速度和压力的分布，由此可以进一步得到阻力信息。但是，由于CFD耗费的人工以及计算机的资源非常大，对于复杂的设备，应用仍存在较大困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于CFD的流体设备的阻力计算方法，其能够方便地对复杂的流体设备进行模拟。

本发明的目的还在于提供一种能够解决复杂热工流体设备阻力计算困难问题的基于CFD的流体设备的阻力计算方法。

本发明的目的还在于提供一种计算精度高并且计算资源消耗小的基于CFD的流体设备的阻力计算方法。

根据本发明的实施例，提出了一种基于CFD的流体设备的阻力计算方法，基于流体设备的简化几何模型通过CFD软件计算流体设备的阻力值。

根据本发明的一个优选实施例，所述阻力计算方法包括如下步骤：

S1：将流体设备划分为多个流动相对独立的区域；

S2：对每一个区域单独建立几何模型，并划分网格；

S3：为每一个区域估算流量范围，在流量范围内选取4-6个流量值，基于每一个区域的网格通过CFD软件进行CFD分析，得到一组流量-阻力数据，所述流量-阻力数据包括所述4-6个流量值和与4-6个流量值对应的4-6个阻力值；

S4：利用每一个区域的所述流量-阻力数据进行二次拟合，得到每一个区域的流量和阻力的曲线；

S5：对流体设备的结构进行简化，将所述多个流动相对独立的区域简化为多个具有不变的流通截面积的模型，从而得到流体设备的简化几何模型；

S6：对简化几何模型划分网格，在CFD软件中，基于所述二次拟合得到的拟合系数为每一个具有不变的流通截面积的模型添加阻力源项；

S7：基于简化几何模型的网格通过CFD软件进行CFD分析，得到流体设备的初步阻力值；

S8：检查每一个具有不变的流通截面积的模型的流量是否在步骤S3中估算的流量范围内，若不在该流量范围内，则针对对应的区域重新选取4-6个流量值，从步骤S3开始重新执行；若在该流量范围内，则完成流体设备的阻力值的计算，上述初步阻力值即为流体设备的阻力值。